美国通用电气公司宝石级合成翡翠的振动谱学研究

对近来面市的美国通用电气公司的宝石级合成翡翠,使用傅里叶红外光谱仪、激光拉曼光谱仪等谱学分析测试仪器进行测试,研究其振动光谱,试图从振动谱学的角度分析研究这种合成翡翠的特征,并比较它与天然翡翠的异同。研究结果表明:在红外光谱方面:美国通用电气公司宝石级合成翡翠的指纹区与天然翡翠的基本相同;而在基团频率区,则有明显的不同:在3400～3700cm-1范围内显示一组由OH的伸缩振动导致的特征吸收谱带:3375,3471和3614cm-1。揭示了合成翡翠中含有一定数量的羟基。在拉曼光谱方面,一组376,700,989和1039cm-1的尖锐吸收峰一方面显示了和天然翡翠的拉曼特征一致性,另一方面也显示其具有完好的结晶形态,红外光谱和拉曼光谱均显示了样品中重质量的阳离子的缺乏。

GE合成翡翠的宝石学特征

采用傅立叶变换红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、电子探针、阴极发光显微镜等分析测试仪器，对美国通用电气公司（GE）合成宝石级翡翠的化学成分、振动光谱、吸收光谱及阴极发光等特征进行了研究。结果表明，GE合成翡翠的主要化学成分为ω（SiO2）：59．74％～61．72％，ω（Al2O3）=23．90％～24．97％，ω（Na2O）=13．65％～14．85％以及微量的叫（Cr2O3）=0．05％～0．07％，ω（K2O）=0．02％～0．04％，ω（CaO）=0．02％～0．06％。在3400-3700cm^-1范围内，GE合成翡翠显示一组（3373，3471，3614cm^-1）与天然翡翠截然不同的且由羟基伸缩振动所致的红外吸收谱带。在376，700，989，1039cm^-1处出现的拉曼锐谱峰与天然翡翠的拉曼光谱特征基本相同，表征GE合成翡翠具典型的硅氧四面体链状结构，且结晶程度较高。GE合成翡翠主要由Cr^3＋致色，在可见光区域内，由其^4A2→^4T2和^4A2→^4T1能级间跃迁而产生630，445nm的吸收。

高温高压合成翡翠的溶胶-凝胶法粉料制备的工艺方法探索

采用溶胶-凝胶法合成具有翡翠成分的玻璃料,再对其进行高温高压处理,实现玻璃体向晶质硬玉的转化,从而得到合成翡翠。从金属醇盐浓度、pH值、去离子水的添加量、水浴温度四个方面探讨了最佳凝胶条件。常规宝石学特征测试、偏光显微镜下岩矿薄片分析、X射线粉末衍射和傅里叶变换红外光谱表明,合成翡翠与天然翡翠的常规宝石学性质相近,其结晶矿物为硬玉,样品的结晶转化程度较好,具有硬玉的标准红外特征吸收峰。

合成翡翠的实验探索

模拟天然翡翠成矿的物理、化学条件,参照硬玉各元素的理论质量分数,选用合适的化学试剂配制合成翡翠原料,采用高温固相法制备非晶质的、具有翡翠成分的玻璃料,再利用高压固相转变的原理,在高温高压设备上对其进行结构转化处理,使其在翡翠稳定区内结晶。X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱、偏光显微镜矿物结构的分析结果表明:合成样品中的主要结晶矿物为硬玉,其红外吸收光谱与天然翡翠的基本一致,部分样品的结构转化较完全,结晶程度较好,且其硬度、密度及折射率等常规宝石学参数也与天然翡翠的十分相近。

晶化时间对高压高温合成翡翠品质的影响

翡翠颜色艳丽,结构细腻,受到国人的追崇。近年来,由于天然原料的短缺,人工合成翡翠的研究逐渐受到关注。本文就高压高温下合成翡翠的时间对其品质影响进行探讨。实验采用溶胶-凝胶法制备合成原料,在1 100～1 500℃、4.0～6.0 GPa的高压高温条件下合成1～10 h,实现非晶态向硬玉晶体的转化。合成翡翠样品的基本宝石学特征、红外光谱及紫外-可见光谱与天然翡翠的基本一致。随着合成时间的延长,合成翡翠样品的透明度增加,由微透明向半透明转变;X射线粉末衍射分析表明,合成翡翠中的硬玉衍射峰高而窄,合成时间越长其结晶纯度越高;SEM及偏光显微镜观察结构特征表明,延长晶化时间有利于晶粒生长、结构致密,有利于获得优质合成翡翠。

控温梯度及时间对合成翡翠品质的影响

合成翡翠是由定量配比的非晶质粉料在特定高压高温环境下生长形成的,生长条件对合成翡翠的品质具有重要影响。基于合成翡翠的高温高压生长环境,增加不同控温梯度和控温时间,研究低温保温阶段对合成翡翠品质的影响。实验过程所有合成翡翠的合成压力均为4.5 GPa,采用由高温固相法制备的100目粉料,对比在高温温度(1100℃和1400℃)、保温时间180 mins时,分别增加不同的低温保温温度和保温时间(950℃、10 mins和1100℃、30 mins)的合成翡翠品质;采用由高温固相和溶胶凝胶法制备的140目粉末,对比在高温保温温度1100℃、保温时间180 mins的条件下,增加3种不同低温保温时间(低温温度固定为950℃,1 min、10 mins和30 mins)后的合成翡翠品质。结果显示,不同条件下生长的合成翡翠均为多晶质体,呈均匀绿色,其宝石学性质、紫外-可见光谱和红外光谱与天然翡翠基本一致。显微薄片观察表明,所有合成翡翠样品均为粒柱状结构,扫描电子显微镜观察表明增加低温保温阶段(1100℃,30 mins)后,合成翡翠样品发育长针状不定向晶体,晶粒间隙变小,且低温保温时间越长,晶粒间隙越小。合成翡翠过程中,增加一定的低温保温时间,可获得更优品质的合成翡翠。

高温高压合成翡翠的谱学特征初探

通过电子探针、X射线粉晶衍射、傅里叶变化红外光谱、激光拉曼光谱、紫外-可见光吸收光谱和光致发光光谱对合成翡翠矿物谱学特征及呈色机理进行系统的测试与分析。研究结果显示,合成翡翠与天然翡翠外观、矿物成分、拉曼光谱及光致发光光谱表征基本一致,但红外吸收光谱、紫外光谱以及化学成分均出现较为明显的差异,具体表现为:较低的Fe含量导致可见光区域内437nm吸收谱带缺失;由于微量元素的含量和形成环境差异,导致红外光谱表征中ν(M/Cr—O)和ν_(as)(M—OH)伸缩振动所致的红外吸收谱带表征出与天然翡翠较大的差异。

翡翠检测中的“新”优化与处理

新版珠宝玉石国家标准(GB/T-2003)有关翡翠检测部分指出,并非经酸漂白的都定为处理翡翠,需区分是加工工艺的步骤,还是经强酸漂洗。对覆膜处理的解释需更明确。文中介绍昆明市场上可见的仿翡翠、翡翠(处理)和“合成”翡翠。

合成首饰材料的工艺发展研究

翡翠作为一种高档的珠宝首饰材料,在亚洲宝玉石市场中占据着重要地位。翡翠成因复杂,产地稀少,世界上绝大部分的宝石级翡翠都产自缅甸,高档翡翠资源稀少价格昂贵,随着翡翠矿藏资源日渐枯竭,为满足市场需求,人们对合成翡翠的研究越发关注。本文把合成翡翠的合成工艺发展进行了一次系统的梳理,介绍了翡翠合成的两种方法,着重介绍了其原料制备,致色剂及温压条件。

高压合成翡翠微结构的研究

利用溶胶凝胶法制备高压合成翡翠的初级料,对初级料进行多次高温熔融处理以减少其内部的气泡,最后淬火得到具有翡翠化学成分(NaAlSi_2O_6)的透明玻璃料。采用带温加压及卸压的方法对玻璃料进行高温高压处理,以促进样品的塑性形变并减少残余应力,防止样品开裂。高压合成的翡翠样品块体完整,X射线衍射及扫描电镜检测表明,合成样品具有与天然翡翠高度一致的相组成与微结构。研究发现,影响高压合成翡翠样品品质的主要因素是初始玻璃料晶化后硬玉的微结构,即样品中硬玉晶粒的大小、形貌、排列取向和致密性等。